La fabrication du verre est un processus très ancien, avec des preuves archéologiques de la fabrication du verre datant d'avant 2500 avant JC. Autrefois un art rare et prisé, la fabrication du verre est devenue une industrie courante. Les produits en verre sont utilisés commercialement et à la maison comme contenants, isolants, fibres de renforcement, lentilles et art décoratif. Bien que les matériaux utilisés pour les fabriquer puissent varier, le processus général de fabrication du verre est le même et est décrit ci-dessous.
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Méthode 1 sur 2: Utilisation d'un four ou d'un four
Étape 1. Obtenez du sable de silice
Aussi appelé sable de quartz, le sable de silice est l'ingrédient principal dans la fabrication du verre. Le verre sans impuretés de fer est recherché pour les morceaux de verre clair, car le fer fera apparaître le verre verdâtre lorsqu'il est présent.
- Portez un masque facial si vous manipulez du sable de silice à grain extrêmement fin. En cas d'inhalation, il peut irriter la gorge et les poumons.
- Le sable de silice est disponible auprès des détaillants en ligne. C'est assez bon marché - les petites quantités ne devraient pas coûter plus de 20 dollars. Si vous souhaitez opérer à l'échelle industrielle, les détaillants spécialisés peuvent offrir des tarifs compétitifs sur les grosses commandes - parfois inférieurs à 100 $ la tonne.
- S'il n'est pas possible de trouver du sable suffisamment exempt d'impuretés de fer, leur effet colorant peut être contré en ajoutant de petites quantités de dioxyde de manganèse. Ou, si vous voulez du verre verdâtre, laissez le fer à repasser !
Étape 2. Ajoutez du carbonate de sodium et de l'oxyde de calcium au sable
Le carbonate de sodium (communément appelé bicarbonate de soude) abaisse la température nécessaire à la fabrication commerciale du verre. Cependant, il permet à l'eau de passer à travers le verre, donc de l'oxyde de calcium, ou de la chaux, est ajouté pour annuler cette propriété. Des oxydes de magnésium et/ou d'aluminium peuvent également être ajoutés pour rendre le verre plus durable. En général, ces additifs ne prennent pas plus de 26 à 30 pour cent du mélange de verre.
Étape 3. Ajoutez d'autres produits chimiques, en fonction de l'usage prévu du verre
L'ajout le plus courant pour le verre décoratif est l'oxyde de plomb, qui donne l'éclat à la verrerie en cristal, ainsi que la douceur pour faciliter la coupe et abaisse également le point de fusion. Les verres de lunettes peuvent contenir de l'oxyde de lanthane en raison de ses propriétés de réfraction, tandis que le fer aide le verre à absorber la chaleur.
Le cristal au plomb peut contenir jusqu'à 33 pour cent d'oxyde de plomb; Cependant, plus il y a d'oxyde de plomb, plus il faut de compétences pour façonner le verre fondu, c'est pourquoi de nombreux fabricants de cristal au plomb optent pour une teneur en plomb moindre
Étape 4. Ajoutez des produits chimiques pour produire la couleur souhaitée dans le verre, le cas échéant
Comme indiqué ci-dessus, les impuretés de fer dans le sable de quartz donnent au verre fabriqué avec lui un aspect verdâtre, donc de l'oxyde de fer est ajouté pour augmenter la teinte verdâtre, tout comme l'oxyde de cuivre. Les composés soufrés produisent une teinte jaunâtre, ambrée, brunâtre ou même noirâtre, selon la quantité de carbone ou de fer également ajoutée au mélange.
Étape 5. Placez le mélange dans un creuset ou un support résistant à la chaleur
Le récipient doit être capable de résister aux températures extrêmement élevées dans le four - en fonction de vos additifs, votre mélange de verre peut fondre à des températures comprises entre 1 500 et 2 500 degrés Celsius. Votre conteneur doit également être facilement saisi avec des crochets et des poteaux métalliques.
Étape 6. Faites fondre le mélange dans un liquide
Pour le verre de silice commercial, cela se fait dans un four à gaz, tandis que les verres spéciaux peuvent être créés à l'aide d'un fondoir électrique, d'un four à pot ou d'un four.
Le sable de quartz sans additifs devient du verre à une température de 2 300 degrés Celsius (4 172 degrés Fahrenheit). L'ajout de carbonate de sodium (soude) réduit la température nécessaire à la fabrication du verre à 1 500 degrés Celsius (2 732 degrés Fahrenheit)
Étape 7. Homogénéiser et éliminer les bulles du verre en fusion
Cela signifie agiter le mélange à une épaisseur constante et ajouter des produits chimiques tels que le sulfate de sodium, le chlorure de sodium ou l'oxyde d'antimoine.
Étape 8. Façonnez le verre en fusion
Le façonnage du verre peut se faire de plusieurs manières:
- Le verre fondu peut être versé dans un moule et laisser refroidir. Cette méthode était utilisée par les Égyptiens, et c'est aussi le nombre de lentilles qui sont créées aujourd'hui.
- Une grande quantité de verre fondu peut être recueillie à l'extrémité d'un tube creux, qui est ensuite soufflé pendant que le tube est tourné. Le verre est façonné par l'air entrant dans le tube, la gravité tirant sur le verre en fusion et les outils que le souffleur de verre utilise pour travailler le verre en fusion.
- Le verre en fusion peut être versé dans un bain d'étain en fusion comme support et sablé à l'azote sous pression pour le façonner et le polir. Le verre fabriqué par cette méthode est appelé verre flotté, et c'est ainsi que les vitres sont fabriquées depuis les années 1950.
Étape 9. Refroidissez lentement le verre dans un four
Ce processus s'appelle recuit, et il supprime tous les points de contrainte qui peuvent s'être formés dans le verre pendant le refroidissement. Le verre qui n'a pas été recuit est nettement plus faible. Une fois ce processus terminé, le verre peut ensuite être revêtu, stratifié ou traité d'une autre manière pour améliorer sa résistance et sa durabilité.
- La température précise pour le recuit peut varier en fonction de la composition précise du verre d'aussi bas que 750 degrés Fahrenheit jusqu'à 1000 degrés Fahrenheit. La vitesse à laquelle le verre doit refroidir peut également changer - généralement, les gros morceaux de verre doivent refroidir plus lentement que les petits morceaux. Recherchez les méthodes de recuit appropriées avant de commencer.
- Un processus connexe est la trempe, dans laquelle le verre façonné et poli est placé dans un four chauffé à au moins 600 degrés Celsius (1, 112 degrés Fahrenheit) puis refroidi rapidement ("trempé") avec des jets d'air à haute pression. Le verre recuit se brise en éclats à 6 000 livres par pouce carré (psi), tandis que le verre trempé se brise en petits morceaux à pas moins de 10 000 psi et généralement à environ 24 000 psi.
Méthode 2 sur 2: Utiliser un barbecue au charbon
Étape 1. Préparez un four de fortune à partir d'un barbecue au charbon de bois
Cette méthode utilise la chaleur générée par un grand feu de charbon de bois pour faire fondre du sable de silice en verre. Les matériaux utilisés sont relativement bon marché et courants - théoriquement, tout ce dont vous aurez besoin est un court voyage à la quincaillerie pour être prêt à fabriquer votre propre verre. Utilisez un grand barbecue au charbon de bois - les modèles "dôme" de taille standard fonctionnent bien. Utilisez le gril le plus épais et le plus robuste disponible. La plupart des barbecues au charbon de bois auront un évent en bas - ouvrez cet évent.
- Même aux températures extrêmement chaudes atteintes avec cette méthode, il peut être difficile de faire fondre du sable de silice dans un gril. Ajoutez une petite quantité (environ 1/3 à 1/4 du volume de votre sable) de bicarbonate de soude, de chaux et/ou de borax à votre sable avant de commencer. Ces additifs abaissent la température de fusion du sable.
- Si vous allez souffler votre verre, ayez un long tube en métal creux à portée de main. Si vous comptez le verser dans un moule, préparez votre moule au préalable. Vous voulez un moule qui ne brûlera pas ou ne fondra pas à cause de la chaleur du verre fondu - le graphite fonctionne bien.
Étape 2. Connaître les dangers de cette méthode
Cette méthode poussera un barbecue conventionnel au-delà de ses limites de température normales - si chaudes qu'il est même possible de faire fondre le gril lui-même. Cette méthode peut provoquer blessure grave ou mort si c'est tenté imprudemment. Procéder avec prudence. Ayez à portée de main une grande quantité de saleté ou de sable ou un extincteur conçu pour les températures élevées pour étouffer le feu si nécessaire.
Étape 3. Prenez toutes les précautions possibles pour vous protéger et protéger vos biens de la chaleur intense
Essayez cette méthode sur une surface sale ou sablonneuse à l'extérieur avec beaucoup d'espace. Effectuer cette opération sur une surface de béton nue non recouverte de sable ou de saleté pourrait entraîner un éclatement explosif du béton si du verre fondu chaud tombait dessus. N'utilisez aucun équipement irremplaçable. Tenir à l'écart du gril pendant que vous chauffez le verre. Vous devez également porter autant de vêtements de protection que possible, notamment:
- Gants ou mitaines de four robustes
- Un masque de soudeur
- Un tablier robuste
- Vêtements résistants à la chaleur
Étape 4. Procurez-vous un aspirateur d'atelier avec un long tuyau
À l'aide de ruban adhésif ou d'une autre méthode, inclinez son tuyau de manière à ce qu'il souffle directement dans l'évent inférieur sans toucher le corps principal du gril. Vous voudrez peut-être attacher le tuyau à l'une des pattes ou des roues du gril. Gardez l'aspirateur principal aussi loin que possible du gril.
- Assurez-vous que le tuyau est bien fixé et ne bougera pas - s'il se détache pendant que vous faites votre verre, vous devriez ne pas approchez-vous du gril s'il est extrêmement chaud.
- Allumez l'aspirateur pour tester le positionnement de votre tuyau. Un tuyau précis soufflera directement dans l'évent.
Étape 5. Tapisser l'intérieur de votre gril de charbon de bois
Utilisez plus de charbon de bois que vous ne le feriez pour griller de la viande. Des résultats positifs ont été obtenus en remplissant le gril presque à ras bord. Placez un pot ou un creuset en fonte contenant votre sable au centre du gril, entouré de charbon de bois.
Le charbon de bois dur (ou « en morceaux ») brûle plus chaud et plus rapidement que le charbon de bois en briquettes, ce qui en fait un meilleur choix s'il est disponible
Étape 6. Allumez le charbon de bois
Consultez l'emballage du charbon pour savoir si votre charbon peut être allumé directement ou s'il nécessite un allume-feu. Laissez les flammes se propager uniformément.
Étape 7. Attendez que le charbon de bois soit chaud
Lorsque les charbons sont grisâtres et dégagent une lueur orange, ils sont prêts. Vous devriez pouvoir sentir la chaleur simplement en vous tenant près du gril.
Étape 8. Allumez l'aspirateur d'atelier pour introduire de l'air dans le charbon de bois
Le charbon alimenté avec de l'air par le bas peut brûler extrêmement chaud (jusqu'à 2 000 degrés Fahrenheit.) Attention - de grandes flammes peuvent se produire.
Si vous n'arrivez toujours pas à atteindre des températures suffisamment élevées, essayez de remettre le couvercle en place tout en introduisant de l'air par l'évent
Étape 9. Lorsque votre verre est fondu, utilisez très soigneusement des outils métalliques pour le retirer et le façonner
En raison de la basse température de la méthode du gril, le verre fondu peut être plus rigide et plus difficile à travailler que le verre d'un four. Façonnez-le avec un tube, un moule ou d'autres outils comme vous le feriez normalement.
Des astuces
- Certains sables de plage peuvent être utilisés à la place du sable de silice pur, bien que le verre résultant puisse être opaque, décoloré ou de moindre qualité. Utilisez le sable le plus blanc, le plus fin et le plus uniforme disponible.
- Si votre sable ou vos additifs sont à gros grains, pulvérisez-les avec un mortier et un pilon ou un broyeur mécanique. Les particules à grains plus fins fondent plus rapidement.
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Des morceaux de vieux verre broyés peuvent être ajoutés au sable avant de fondre pour le recycler en verre neuf. Le vieux verre, ou « calcin », doit d'abord être vérifié pour les impuretés qui affaibliraient le nouveau verre fabriqué avec - recherchez les bulles.
Lors du meulage du verre, portez un masque facial pour éviter toute inhalation accidentelle
- Utilisez un chalumeau à haute température pour fusionner ou couper de petits morceaux, tiges ou brins.
Mises en garde
- Toujours soyez prudent à proximité des sources de chaleur élevée. N'essayez jamais de fabriquer du verre à proximité d'enfants ou d'animaux domestiques.
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Éteindre des feux extrêmement chauds avec de l'eau peut les aggraver. Par exemple, un feu qui brûle à 2 000 degrés Celsius est suffisamment chaud pour diviser l'eau (H2O) en ses atomes d'hydrogène et d'oxygène, libérant une énorme quantité d'énergie thermique. Pour les feux très chauds, il est préférable de garder un grand seau de terre ou de sable à portée de main.
Les extincteurs de classe D contiennent du chlorure de sodium (sel de table) et sont utilisés pour étouffer les incendies de métaux
